成考论文：证实与证伪

摘要:证实与证伪作为科学的两种划界标准可以归结为科学命题的经验检验,这种检验的实质在于用待检验命题或理论解释用于检验的可观察经验,如此理解检验能避免范式不可通约所引起的检验困难。证实在逻辑上复杂、在实践中不可行,证伪虽在逻辑上简单、但在实践中同样困难。证实和证伪的不对称并不表明证伪更可行。单凭证实或证伪都不足以为科学划界。

Abstract:As two criteria of demarcating science, verification and falsification are the experience test of scientific propositions, and in essence the test is to explain the observable experiences used in the test by the proposition or theory to be tested, thus the test difficulties arising from the incommensurability of paradigms can be avoided. Verification is complex in logic and unfeasible in practice, while falsification is simple in logic but the same difficulty in practice. Verification and Falsification are asymmetrical and this asymmetry does not indicate that falsification is more feasible. Verification or falsification alone is not enough to demarcate science.

1科学的两种划界标准:证实与证伪

对科学的哲学研究,首先涉及到科学的划界问题,亦即明确“科学是什么”,或者“什么是科学”。对此,20世纪的科学哲学获得了两个重要成果,即关于“科学”或者“科学的命题”,在经验检验意义上,提出了两种典型的划界标准:一是可证实原则,一是可证伪原则。

实证主义尤其是逻辑实证主义,明确地把可证实性作为“科学的”划界标准,作为“命题有(科学)意义的”标准:一个陈述(命题)当且仅当原则上是可经验地证实的时才是有(科学)意义的。在他们看来,形而上学命题由于不可以证实而是没有(科学)意义的。这样,形而上学便和科学划清了界限,并被彻底排斥在了科学之外。在这里,“证实”就是以经验事实直接或间接地确证命题为真。

鉴于可证实原则在逻辑上的复杂和在实践上的困难(参见下文),波普尔(波珀)提出了与之相反的可证伪性原则:“可以作为划界标准的不是可证实性而是可证伪性。换句话说,我并不要求科学系统能在肯定的意义上被一劳永逸地挑选出来;我要求它具有这样的逻辑形式:它能在否定的意义上借助经验检验的方法被挑选出来;经验的科学的系统必须有可能被经验反驳。”[1](黑体系原文所加)按照这一原则,只有能被可观察经验证伪(反驳)的才是科学的。后来的精致证伪主义对此作了一些修正,它将对单个命题或理论的证伪代之以对理论系列的证伪,并认为,命题和理论的检验至少是两个相互竞争的理论与实验三方之间的决斗,但是可证伪原则本身的意义没有变。

2科学命题的检验及其实质

从科学存在的事实可以断定,原则上能够接受可观察经验的检验,的确是科学的一个基本规定性。波普尔说:“我当然只在一个系统能为经验所检验的条件下,才承认它是经验的或科学的。”[1]对科学来说,无论是证实还是证伪,其实都是检验,并且最终都必须归结到可观察经验命题的经验检验。实际上,检验就是将待检验的命题(或理论等)同该命题所试图把握的对象和目标的有关经验事实相比较,以确定二者是否相符合,而关于对象和目标的经验事实是以描述形式出现的,这种描述只能是可观察的检验命题,所以,如果能够通过证实或者证伪确立科学命题,那最终也只有通过可观察经验检验做到这一点,并且,只有可观察经验命题才能直接接受可观察经验的检验。所谓“理论检验”首先要以该理论本身已经通过经验检验为前提。因此,理论检验归根到底也是可观察经验检验。从表面上看,有待检验的科学命题有两类:一类是全称命题,这类命题获得必要的证实后即成为所谓的科学定律;一类是单称命题(如“经过太阳时的星光会弯曲”)或具有特称意义的存在命题(如“夸克存在”),这是原则上可观察经验命题。实际上,后一类命题是为了用经验事实检验前一类命题而从前一类命题演绎出来的推论(或预言)。也就是说,真正有待检验的科学命题在形式上都是全称命题,因而在内涵上都超出了经验(否则科学将蜕变成单纯的经验而丧失自身的存在),都是“不可观察的”超验命题,不能直接接受经验检验,只可通过由它们演绎地导出的可观察经验命题加以间接地检验。对科学理论的经验检验也是如此。据此,这里的讨论虽然限于命题,但是也同样适用于科学理论。

我们看到,科学既不是经验的汇集,也不是超验的汇集,它有经验命题,也有超验命题,而超验命题作为科学寻求的目标对科学更加重要。根据前面的论述,科学的超验命题必须首先转化为可观察的经验命题才能予以检验。逻辑实证主义看到了这一问题,并提出分层语言模型说明由超验命题(理论命题)到经验命题(事实命题)的转换。但是,实际上,超验的理论命题和直接可加以经验检验的经验事实命题之间并没有如此截然的界限,由超验理论命题到其经验推论是一个演绎过程而不是归纳过程,具有逻辑必然性,并且其中的概念也不需要从该理论外部另外赋意。作为经验命题的推论的经验检验同样不需要另外的赋意规则,因为经验总是为理论所渗透,独立于理论的纯粹经验命题是不存在的。而概念的经验意义是由它所处的“整个理论”而不是由它当下所在的具体、特定命题所规定的。就是说,经验推论本身及其所用概念必定具有该理论所规定的明确的经验意义,否则它不可能由作为前提的超验理论命题逻辑地导出。实际上,科学即便是其中的超验部分,也是具有经验基础的,尽管从经验到超验并不是逻辑必然的。因此,如果说科学命题尤其是真的理论命题的经验检验需要某些规则,那么这些规则也只是概念的经验意义转变为观察行为的操作规则,而这不过是实际的经验检验过程而已。

这表明,科学命题的经验检验是可能的,但是有一个基本条件,即应将待检验的(包括推论性的)命题和用于检验的可观察经验命题严格限制在同一理论背景中。实际情况也正是这样:一个理论在导出待检验的经验命题的同时,也规定了用于检验的可观察命题的经验意义,或者获得有检验意义的可观察经验命题的方法。可以认为,这是可检验性的一个基本原则。用相对论或者量子力学意义下的观察陈述去检验(证实或证伪)牛顿经典力学的经验推论是没有意义的,反之亦然。用库恩的说法,就是范式或范型不可通约。这再一次说明,在科学认识过程中,不需要也不能在待检验的命题或理论之外寻找进行经验检验的意义规则。

但是,按照这种对科学命题的经验检验的理解,范式或范型不可通约会引起一个困难问题。精致证伪主义要求的检验是经验与(至少)两个相竞争的理论三者之间的“决斗”。这种“决斗”只要(也只能)通过经验检验进行,也就必须符合上述可检验性原则。这意味着,这两个理论必须对用于检验的可观察命题的经验意义采取一致的规定,不能各执己见。为此,它们必须共处于同一个更高层次的理论中,或者在同一“范式”之下。显然,这样的检验即便结果是证伪,也不能导致更高层理论的更新和范式的变革。然而,这与科学发展的实际事实并不相符。从另一方面看,证伪作为科学发现的一个基本表征,必须并必然有助于理论的更新和范式的变革,而事实上也是如此。

以上这一问题要求我们根据科学发展的实际来理解命题的经验检验。在这里,我们注意到,朴素证伪主义和精致证伪主义明显不同。以“证伪”为例,前者认为,一个命题或者理论若同一个观察陈述(命题)相冲突(或者人们决定将其解释为相冲突),便被证伪了。后者认为,“当且仅当另一具有下述属特点的理论T′已被提出,科学理论T才被证伪。T′的特点是:①与T相比,T′具有超余的经验内容,也就是说,T′预测了新颖的事实,即根据T看来是不可能的、甚至是T所禁止的事实;②T′能够说明T先前的成功,也就是说,T的一切未被反驳的内容(在观察误差的界限之内)都包括在T′的内容之中;③T′的超余内容有一些得到了证认。”[2](着重号系原文所加,下同)可以看出,精致证伪主义的证伪是科学理论更新的一个基本条件和方式,朴素证伪主义的证伪则不然。很明显,前者更符合科学发展的实际。这就是,所谓“证伪”(一个命题或理论),实际上就是以待检验的命题或理论通过其具体条件下以演绎方式获得的经验推论,去解释用于经验检验的可观察经验陈述(个别事实)。证实就其实质来看也是这样。概言之,“检验”的实质就在于“解释”:证实意味着既有的理论或命题能够解释观察到的事实,证伪则表明观察到的事实是既有的理论或命题解释不了的。

因此,应当这样来理解科学命题或者理论的经验检验:以该命题或者理论解释可观察经验(个别事实)。这对于作为理论的经验推论即其所预见的“新颖事实”也是一样,因为理论预言是在先的,而且预言也同时指明了观察到这“新颖事实”的经验条件或方法。这正符合前文所说的可检验性原则(其中,可检验性内蕴着可证实性和可证伪性,而证实和证伪是从检验的结果来看的科学的基本规定)。这样还可以避免范式不可通约所引起的上述困难,从而两个理论通过经验检验而进行竞争也就是可能的了,并且,其中的证伪也将允许(导致)理论更新和范式变革。因此,虽然范式不可通约,但是新范式下的理论仍然能够利用旧范式下的可观察经验进行检验,只不过这种检验是对原经验事实的重新解释。

如果这样来理解对命题的检验,那么,实证主义所坚持的科学的连续性就能够得到保留,同时证伪主义的不断革命的倾向也能够被克服。

3证实和证伪的逻辑与困难及非对称性

首先,可证实原则不仅逻辑上是复杂的,在实践中更是面临难以克服的困难。

可证实原则基于归纳主义科学观。波普尔看到,可证实性作为科学命题的划界判据实际上依赖于归纳法。但是,“休谟指出归纳在逻辑上不能成立,是完全对的。他声称没有什么正确的逻辑论证容许我们确认‘那些我们不曾经验过的事例类似我们经验过的事例’。”[3]“企图靠诉诸经验为归纳法找根据,必然导致无穷倒退。结果是,我们可以说理论决不能从观察陈述推演出来,也不能靠观察陈述为理论寻找理性论证。”[3]这就是说,归纳法在从经验到理论的过程中不成立,它所得到的结论不具有逻辑必然性,因为从经验到理论实际上就是从单称陈述(由观察和实验建立起来、用于检验的经验陈述总是这种陈述)到全称陈述(被检验的科学命题、规律或理论),而后两者之间并没有必然的逻辑关系。既然如此,命题的证实就不仅是不合理的,而且也是不可能的。

但是,科学不是经验,科学的命题(或科学理论)必须具有确定性和超出经验的一般意义,而这只能通过经验检验获得。这是科学为之科学的一个基本要求,不管我们具体以怎样的标准界定科学。因此,经验证实命题的困难在于:个别的可观察的有限经验与一般的超验命题(或理论)所表征的无限可能之间存在着逻辑上难以跨越的鸿沟。并且,前面已指出,超验命题的经验证实(或证伪)实际上只能以间接的方式通过其经验推论进行,即直接检验的只能是待检验命题的推论而不是该命题本身。更具体地说,检验的间接性主要表现在:一方面,检验必须以“预言”作中介。从待检验的假设作出可检验的预言,是经验地检验该假设的关键,只有通过这样的预言才能将待检验的假设和用于检验的经验事实联结起来,从而经验检验才是可能的。另一方面,用于验证的经验事实通常是间接的,是推论的结果。如“宇宙在膨胀”就是由理论上的“多普勒效应”和经验中“观测到的星系的光谱向红端偏移”推论来的,并且由此直接推论出的是“观测到的星系在相对于我们退行(远离我们而去)”,进而推广为“观测到的星系在彼此远离”,最后推论为“宇宙在膨胀”。其实,甚至“地球绕着太阳转”也不是人们直接观察的经验事实。另外,由于光速是有限的,现在人们所见的并不是现在正在发生的事件而是以前的事件的结果,这样我们原则上就无法获得用于验证关于对象现今的存在状态的预言的直接经验事实。从逻辑上看,作为后件的推论正确并不必然保证待验证命题作为前件(前提)也正确。同时,经验推论对用于检验的可观察经验的渗透性影响也难以避免,即对可观察经验和检验过程来说,待检验的命题及其经验推论是一种先见或成见(至少总是含有先见或成见的成分的)。实际上,我们总是戴着一副无法摘掉的“理论眼睛”去寻找经验事实的:许多东西(如原子、电子、中子、某些行星等)都是被预言之后才被发现的,星光经过太阳时受太阳引力作用而发生弯曲也是被预言之后才被观测到的,如此等等。这样的事实也暗示着,我们无法获得直接的、赤裸的经验事实。这意味着,经验检验其实是并且也不能不是理论的检验,但是这后者由于受范式不可通约的限制,不具有有效的检验意义。这诸多困难决定了严格意义的、完全的经验证实总是不可能的。既然如此,可证实性原则也就无以界划科学了。

从结果(证实和证伪都是结果)上看,科学的确是由“正确的”的命题和理论构成的,它并不直接包含(在既有知识看来的)错误的命题和理论。这说明,科学发展的实质在于不断积累得到证实的命题和理论。这就出现了奇怪的悖论:证实在实践和理论上是不可能的,然而科学在事实上却是可能的。

其次,可证伪原则的逻辑简单而实际检验同样困难。

可证伪原则的逻辑依据是,虽然充分条件假言直言推理的后件真并不必然保证其前件亦真,但是后件假前件必然假。或者说,对一个全称命题,虽然无论多少肯定判据(这在经验上总是有限的)都不足以证实它,但是只要有一个否定判据就足以证伪它(就直言命题来说,同素材的全称肯定命题和特称否定命题是矛盾关系,即二者必是一真一假;全称否定命题和特称肯定命题的关系也是如此)。显然,单从逻辑上看,命题的证伪远比证实简单并且更可能。

然而,在进行实际检验时,证伪至少与证实同样困难。因为人们总有理由拒斥用于检验的任何经验“证据”,包括适当地调整理论体系,如更换或者增加某些假定(命题)以消除任何不利的经验证据(“反例”)。正如蒯因(奎因)所说:“在任何情况下任何陈述都可以认为是真的,如果我们在系统的其他部分作出足够剧烈的调整的话,即使一个很靠近外围的陈述面对着顽强不屈的经验,也可以借口发生幻觉或者修改被称为逻辑规律的那一类的某些陈述而被认为是真的。反之,由于同样原因,没有任何陈述是免受修改的。”[4](这里或许有某种心理因素和科学本性的影响。科学总是试图寻求证实而非证伪。)拉卡托斯曾以“迪昂•奎因论点”(如果有足够的想象力,便可以通过适当调整一个理论所置身的背景知识,使该理论永远不被“反驳”)作典型对比对此提出过批评,不过仍然承认,“精致证伪主义者允许替换科学体(系)的任何部分,唯一的条件是要以‘进步的’方式替换,从而使这一替换能够成功地预见新颖的事实。”[2]这样说来,如果任何可用于检验的经验证据都被拒斥或消解,要证伪(或证实)一个命题也当然是不可能的了。

实际上,待检验的命题的实际被检验的可观察经验推论,是由大、小前提共同决定的。因此,即便对单个命题来讲,其推论被证伪,人们也不能据此必然断定作为大前提的该命题被证伪:错误也可能是由经验性的小前提带入的。由此看来,对由许多命题组成的理论而言,证伪的逻辑就更难以适用了。理由很明显,这一理论的推论即便被证伪了,我们也不能确定究竟是这一理论中哪一个命题“出了错”。这就是人们可以提出种种理由拒斥或消解经验证据以防止理论被证伪的逻辑根据。

最后,可证实与可证伪是不对称的。

可证实与可证伪的不对称性首先表现在它们的逻辑依据不对称。我们看到,可证实要求的是(无限)多个肯定性的判据,并且,对超验命题来说,再多的有限经验判据也是不充分的;可证伪则要求至少有一个否定性的经验判据,并且只要有一个就足够了。其次,从原则上说,可为经验证实的就可为经验证伪,但是能被经验证伪的不一定能被经验证实(科学的超验命题便是如此)。原因在于,无论以何种方式都没有充足的根据断定一个经验命题为真,而只有为真的命题即真理本身才只可被证实而不可被证伪(否则,真理便不成其为真理)。最后,按照一般观点,在实际科学活动中,证实偏重“证明前后关系”,证伪则主要限于“发现前后关系”(不过,这中间没有截然的界限)。应该注意的是,上文已表明,尽管可证伪和可证实是不对称的,证伪在实践上却仍然不比证实更容易、更可行。

4单由可证实原则和可证伪原则都不能为科学划界

以上的考察表明,要为科学划界,单纯靠可证实原则或者可证伪原则都是不够的。实际上,完全的可证实性原则非但不能划界科学,反而会摧毁科学,使之完全局限于经验而丝毫不能超出经验。因为只有经验命题原则上才能被经验完全证实,而甚至这样的命题实际上也难以被完全证实——完全归纳法实际上在绝大多数情况下仍然是原则性的(也就是说,在实践上不是可行的)。但是,不能超越经验便不能达到科学之为科学所追求的普遍陈述(普遍命题),果真如此的话,科学就必然会完全蜕化为经验,从而丧失自身的存在。可是另一方面,如果科学超出经验,完全的可证实性原则就必然要失效。因为从逻辑上看,可为经验证实的(或证伪的)必定是能够与经验直接或间接地关联起来的,并且即便这样的证实也不具有确证的意义。完全超出经验的命题(比如“神创造了世界”、“世界是物质的”)因为无以与经验相关联而不可能被经验证实或者证伪。甚至彻底经验主义的逻辑实证主义对此也很清楚,它因此也放弃了完全证实的要求,而满足于某种程度的“似真性”(坚持弱意义的可证实性原则)。可见,科学至多只能要求部分可证实性。然而,这样做的代价就是:科学必须放弃对绝对真理的追求。

同样,单由可证伪也不能界划出科学。前面已指出,可证伪性原则要求的证伪在实际中面临着甚至比证实更大的困难。另外,可证伪的必定是可谬的。如果以可证伪性作为科学的唯一划界标准,那就意味着允许任何可谬的东西进入科学。但是,科学诚然是可谬的,可谬的却并非必定是科学的。举例来说,完全超验命题和可观察经验分别属于超验领域和经验领域,而在这两个领域之间是没有必然性的逻辑通路的,或者反过来如爱因斯坦所说:“我们不能从逻辑上来证明外在世界的存在”。[5]这就是说,完全超验的命题不能和可观察经验命题逻辑地联结起来,换言之,从前者不能逻辑地过渡到后者。如果完全超验的命题强行超越自身而与可观察经验相关联(如巫术那样等),那必然不符合演绎逻辑推理规则,因此这种关联必然是可谬的,但它并不因此为科学所接受。

事实上,科学绝不是谬误的汇集,可证伪性原则也不是科学(命题、理论)的最终接受原则,毋宁说是一条拒斥原则:凡是也已被证伪的(假定这是可能的)都要被排除出科学。因为实际情况是,一个命题进入科学,首先寻求的是证实而不是证伪。同时,由于可观察经验不可能是独立的,并且是随着人类认识的深入和拓展不断变化的,单由这种经验的证伪不足以阻止一个命题进入科学。严格意义的判决性实验实际上并不存在,也不可能存在。

特别地,可证伪性对科学并不是一条独立的原则,和可证实性原则一样,它不能用以将科学与经验界划开来。这正是这两个原则作为科学的划界标准的不彻底之处。